宇宙的年齡只有138億年。為什麼可觀測宇宙的半徑是465億光

2020-12-23 怡然與

隨著科學技術的進步,人類已經知道了地球的大小。通過現代技術測量,人類發現地球直徑12000公裡,周長40000公裡,地表面積5.1億平方公裡,其中陸地面積1.5億平方公裡,佔21%,海洋面積3.6億平方公裡,人類不僅測量過地球的大小,我們還知道太陽系的大小是2光年(包括奧爾特星雲),銀河系的直徑是10萬光年,銀河系至少有1000億恆星。現在我們已經知道了地球、太陽系和銀河系的大小,但是我們無法測量宇宙的真實大小,因為宇宙太大了,我們甚至認為宇宙幾乎是無限的。

銀河系直徑為10萬光年

雖然我們無法測量宇宙的實際大小,但我們仍然給出了一個可觀測的大小。所謂可觀測宇宙是以空間望遠鏡發出的最遠恆星光的距離為半徑計算的宇宙面積。根據計算結果,我們發現可觀測宇宙的半徑為465億光年,直徑為930億光年。很多網民看到這一點,很難理解宇宙誕生於138億年前。宇宙只存在了138億年。可以說恆星(以光速飛行)發出的光小於或等於138億光年,但是科學家測量到可觀測宇宙的半徑為465億光年,是宇宙年齡的兩倍多。這是矛盾嗎?

宇宙分為不可觀測和可觀測兩部分

事實上,這並不矛盾。我們知道宇宙誕生於大爆炸138億年前,自大爆炸以來一直在膨脹。即使在今天,宇宙仍在繼續膨脹,並以超光速膨脹。由於宇宙在膨脹,恆星的飛行距離比靜止的宇宙要長得多。如果宇宙在爆炸後仍然存在,那麼理論上恆星都集中在一個半徑為138億光年的宇宙中。然而,由於宇宙正以超光速膨脹,因此恆星的飛行距離遠遠超過138億光年。如何理解這一點?

宇宙膨脹圖

就像站在運行的自動扶梯上。如果自動扶梯停了,你走10步的實際距離是10米(每步1米),但如果自動扶梯在運行呢?所以你在自動扶梯上走的10步之和=你走的10步+自動扶梯帶你走的距離。你走10米需要10秒,自動扶梯需要1秒。那麼你實際走的距離是20米。宇宙中的恆星是相同的。宇宙的膨脹把恆星推了很長一段距離。這個距離加上恆星的實際飛行距離,即恆星飛行的實際總距離。既然如此,人類所觀測到的恆星的實際距離大於理論上138億光年的距離是正常的結果。

宇宙膨脹圖

宇宙以超光速膨脹

可觀測宇宙的半徑為465億光年。如果我們加上宇宙中不可觀測的部分,宇宙的實際大小是多少?利用現有的理論知識計算不同的結果,有人得出整個宇宙(包括可觀測和不可觀測部分)的大小為2600億光年的結論,也有人得出宇宙不可觀測部分的直徑為23萬億光年的結論,遠遠超出人們的想像。這個結果對人類來說幾乎是無限的,但不管是哪一個答案,我們都無法做任何實際的驗證,因為我們目前的技術相對洛歐,所以要解開宇宙實際大小的終極奧秘還需要很長時間。

相關焦點

  • 宇宙約為138億歲,可觀測宇宙半徑卻達465億光年,矛盾不?
    宇宙並不是恆存的,它有一個開始,根據歐洲空間局的普朗克巡天者衛星的觀測數據計算而出的宇宙年齡為137.85億歲到137.89億歲之間,簡單一點,我們就說宇宙的年齡約為138億歲。宇宙的年齡雖為138億歲,但是可觀測宇宙的半徑卻達到了465億光年,這就有點問題了。
  • 你想像中的宇宙有多大?看完這篇,你就知道宇宙有多大了
    要知道體積,那麼必須得知道一個半徑或直徑。整個宇宙的大小可能為無限大,但目前未有定論。不過有個值是可以確定的,那就是人類目前可觀測到以地球為中心的直徑大約為930億光年的宇宙範圍。這一問題會涉及到可觀測宇宙、觀測宇宙學、宇宙的年齡和空間度量擴張幾個知識。
  • 可觀測宇宙之外是什麼樣的?與黑洞是否有聯繫?
    自從發明天文望遠鏡之後,我們對宇宙太空的視野和探測範圍日益拓展,逐步意識到宇宙的不同層級結構,比如地球處於太陽系中、太陽系圍繞銀河系公轉、銀河系又位於本超星系團、本超星系團處於室女座星系團之內,而室女座星系團又是可觀測宇宙中的一個普通成員。如此類推,宇宙似乎無窮無盡,不過,隨著宇宙膨脹理論的確立,人們對宇宙的發展演化的歷程越來越清晰,對於宇宙的整體狀態也逐漸明確了起來,那就是宇宙是有界無邊的。
  • 地球是可觀測宇宙的中心?科學家:宇宙一直在膨脹,它沒有中心
    當我們知道可觀測宇宙的直徑是930億光年的時候,心中不禁有了一個疑問,這是怎麼計算出來的?答案和地球有關,地球的位置恰好處於可觀測宇宙的中心區域,從地球到可觀測宇宙的邊緣地帶的距離是465億光年,可觀測宇宙自然就是930億光年。還有個不能忽視的因素,宇宙一直在膨脹。
  • 宇宙究竟有多大,眾多理論表明宇宙並非無限大
    雖然在可預見的未來人類無法探索到宇宙的全貌,但是我們仍然可以根據現在對宇宙的些許發現來分析一下宇宙到底是個什麼樣子。首先我們在討論宇宙的體積的時候,總是會說成是「無限大」。但是我們有沒有想過,宇宙其實是有限的。宇宙是空間和時間的結合,宇宙的年齡根據人類的測算,大概是138億年,既然宇宙的年齡有限,那宇宙的空間和物資自然也就有限了,因為宇宙無法在有限的時間裡創造出無限的物質和空間。
  • 宇宙中最高的速度真的是光速嗎?還有比光速更快的速度嗎?
    帕克號太陽探測器以銀河係為例,銀河系的直徑為10萬光年,一光年的距離為9.46萬億公裡,10萬光年就等於94億億公裡,帕克號探測器的最高速度不過70萬公裡每小時,一年(1年有8760 時)的飛行距離為62億公裡,如果以帕克號最高速度穿越銀河系,需要的時間超過1億年,而在宇宙中,銀河系的直徑其實不值得一提,從銀河繫到仙女座星系的距離高達220萬光年,整個宇宙的半徑更是高達465
  • 宇宙的邊緣是什麼樣子的?帶你看時間的盡頭!
    宇宙大爆炸理論認為,我們的宇宙起始於138.2億年前。138.2億年來,宇宙不斷膨脹,這個過程中,物質受到引力吸引逐漸匯聚,形成了我們今天看到的宇宙。因為宇宙的廣闊和我們的渺小,非常遺憾的是,我們能看到的宇宙非常有限。而仰望星空的人總會想到一個問題,宇宙的邊緣是什麼樣子?
  • 宇宙起源於138億年前,在宇宙誕生之前,世界是什麼樣的?
    話說在1915年,愛因斯坦提出了他的廣義相對論。從這個時期開始,天文學的一個細分領域得到了快速的發展,這個細分領域就是宇宙學。所謂的宇宙學研究的是宇宙整體的演化和歷史。
  • 可觀測宇宙內一共有多少原子?如果把原子核聚集到一起能有多大?
    我們在中學物理課上都學過,原子是由原子核以及核外電子所組成,其中原子核中又包含著質子和中子(H1是唯一沒有中子的元素),雖然原子的體積非常微小,半徑只有10^(-10)米級別,但是原子核的尺寸更小,其半徑只有10^(-15)米級別,因此組成物質的原子,實際上中間是非常空曠的,超過99%的空間什麼都沒有
  • 太陽系外漫遊④:可觀測宇宙 | 觀天者說
    宇宙大爆炸(圖片來源:NASA/Cherkash,稍作修改)什麼是可觀測宇宙?可觀測宇宙是我們通過電磁波和引力波等方式能探測到的宇宙範圍,是一個以探測者為中心的球形區域內的宇宙。基於愛因斯坦廣義相對論,宇宙中最快的速度是真空中的光速。基於大爆炸理論和目前測得的宇宙參數值,宇宙的年齡約為138億年[1]。
  • 宇宙的盡頭是什麼,為什麼愛因斯坦表示,還有平行宇宙的存在?
    宇宙有多大?宇宙存在了多長時間?宇宙的盡頭是什麼?這些重大問題一直困擾著人類。但隨著現代天文學的不斷發展,這些問題已經有了初步的答案。 根據宇宙學標準模型,宇宙的存在時間不是無限的,而是大約138億年。另一方面,可觀測宇宙的直徑約為930億光年。
  • 探秘可觀測宇宙外的世界,扭曲的蟲洞?另外的宇宙?物質的鏡像?
    宇宙外面有什麼?既然想知道宇宙外面有什麼,那就必須先說下人類目前觀測到的宇宙有多大,哪一個才是外面。我們把宇宙一層一層地剝開,從小到大排序。首先這是地球,我們都居住在這裡。地球的直徑是12,742千米。接著是太陽系,太陽系的直徑是80AU。
  • 想知道138億年前宇宙什麼樣子嗎?中國科學家告訴你答案!
    圖為宇宙大爆炸宇宙是無邊無際的空間和其中的存在的各種天體以及物質的總稱,千百年來,人類就一直想探索宇宙的起源,於是就有以大爆炸理論為主流的各種學說的興起。這其實是一個非常複雜的問題,其中包括了如何理解時間和空間的本質?
  • 宇宙外面有什麼?可觀測宇宙有多大?看完你就想通了
    再遠一點,拉尼亞凱亞超星系團,剛剛說的室女座超星系團只是拉尼亞凱亞超星系團的一部分而已,拉尼亞凱亞超星系團的直徑是五億兩千萬光年,它包含了十萬個星系,最後一個可觀測宇宙。這就是我們目前能看到和了解的宇宙範圍,裡面至少包含了兩萬億個不同的星系,可以說,可觀測宇宙裡的星係數量比地球上所有的沙子還多,而地球可觀測宇宙的距離是465億光年,所以人類目前已知的宇宙範圍是930億光年。那930億光年之外是什麼呢?
  • 在一個138億年前的宇宙中,科學家怎麼能看到461億光年遠的地方?
    實際上,時空是由物質和能量的存在而彎曲的,距離不是固定的,而是可以隨著宇宙的膨脹或收縮而演化。如果宇宙的年齡是138億年,我們怎麼能探測到任何距離我們超過138億光年的信號呢?我們可以從想像一個宇宙開始,在那裡我們能看到的最遙遠的物體實際上是138億光年遠。
  • 宇宙中有那麼多恆星,為何太陽落山之後,天空就變黑了?
    我們處所的銀河系估測恆星的數量就有1000-4000億個,而在可觀測宇宙範圍內,像銀河系這樣的星系起碼有數萬億個之多,那麼理論上在半徑為465億光年可觀測宇宙內,恆星的數量可以達到10^23這樣的級別。
  • 一探究竟——可觀測宇宙浩如煙海,它到底是如何形成的?
    這是宇宙在嬰兒時期的圖像,僅在大爆炸後38萬年(我們現在距大爆炸有138億年):138億年前宇宙大爆炸宇宙形成。圖源:搜狐這是宇宙微波背景(CMB),這些波動僅是大約其中十萬分之一。在提出宇宙大爆炸模型之前,就已經預測到宇宙微波背景。
  • 宇宙之外到底是什麼?我們人類真的了解宇宙嗎?
    有的人認為空間是宇宙,不管有多少銀河系還是宇宙空間。我理解的宇宙同下,宇宙空間是無邊無際的,空是無沒界沒上中下沒方向更沒重量什麼也沒有,它只是一個能容納物質沒有限度的空間,如果有限,那限外是什麼?只有宇宙空間與時間自然數是無限的,因為它們是虛的,更沒有多個宇宙之說,真實的才有限度,才有多個。首先,大爆炸理論是否站的住腳?若以此理論為基礎,為什麼不可以有其它奇點發生爆炸?
  • 最古老和最遙遠的星系的距離被算出,它處於可觀測宇宙的邊緣
    一組天文學家使用望遠鏡觀測古代星系。通過分析數據,他們發現,目標星系GN-z11不僅是最古老的星系,同時也是最遙遠的星系。它是如此遙遠,以至於它定義了可觀測宇宙的邊界。
  • 宇宙中最大的東西是什麼?這些龐然大物的「汗毛」都比地球大!
    雖然有些恆星比UY-Scuti更亮、密度更大,但它的總尺寸是目前已知的所有恆星中最大的,半徑在1054378000到1321450000英裡之間,約為2376511000公裡,這大約是我們太陽半徑的1700倍,體積是太陽的210億倍。 最大空洞